FREDY

Motivation

Die Transformation hin zu klimaneutraler Mobilität und resilienten Energiesystemen erfordert eine nachhaltige und kosteneffiziente Batteriefertigung. Die konventionelle, slurry-basierte Elektrodenherstellung ist energieintensiv und abhängig von kritischen Lösemitteln. Die Trockenbeschichtung von Batterieelektroden (DBE) bietet erhebliche Energie- und Kostenvorteile, basiert jedoch derzeit häufig auf PTFE- und PFAS-haltigen Bindern, die zunehmend regulatorischen Einschränkungen unterliegen.

Gleichzeitig stellen Lithium-Ionen- und Festkörperbatterien der nächsten Generation hohe Anforderungen an Grenzflächenstabilität und Materialkompatibilität. Das Projekt FREDY adressiert diese technologischen und ökologischen Herausforderungen durch die Entwicklung fluorfreier Bindersysteme und die Etablierung lösemittelfreier, skalierbarer Trockenbeschichtungsverfahren. Damit stärkt es die technologische Souveränität in Europa und Taiwan und reduziert Abhängigkeiten in globalen Lieferketten.

Ziele und Vorgehen

FREDY bündelt die komplementären Kompetenzen des Fraunhofer IWS und des Industrial Technology Research Institute (ITRI, Taiwan), um die Trockenbeschichtung zukunftssicher zu gestalten. Das Fraunhofer IWS konzentriert sich auf die Entwicklung von Materialien, Prozessen und Anlagen für die lösemittelfreie Herstellung von Batterieelektroden mit fluorfreien Bindern.

Zentrale Aktivitäten umfassen die Entwicklung von Trockenbeschichtungsprozessen für Lithium-Ionen- und Festkörperbatterien, die Optimierung von Prozessparametern sowie die Validierung in Prototypzellen. ITRI bringt Expertise in der Partikeloberflächenmodifikation, Dünnschichttechnologien wie ALD und Sputtern sowie in der Entwicklung intelligenter Maschinenkonzepte ein. Gemeinsam werden Materialformulierungen angepasst, stabile Grenzflächen ausgelegt und skalierbare Roll-to-Roll-Prozesskonzepte bis TRL 5 entwickelt – inklusive Innovationen bei Extruder- und Kalandertechnologien.

Innovation und Perspektiven

FREDY steht für die konsequente Integration fluorfreier Binderchemie mit fortschrittlicher Oberflächenfunktionalisierung und skalierbarer Trockenbeschichtungstechnik. Durch den Ersatz PFAS-basierter Binder und die gezielte Gestaltung von Aktivmaterial-Grenzflächen wird das Prozessfenster der Trockenbeschichtung erweitert und zugleich die elektrochemische Stabilität verbessert. Der ganzheitliche Material-Prozess-Anlagen-Ansatz ermöglicht robuste, energieeffiziente Fertigungsrouten für Lithium-Ionen- und Festkörperbatterien. Demonstratorzellen belegen die industrielle Relevanz und ebnen den Weg zur Kommerzialisierung. Die Projektergebnisse sichern langfristig die Wettbewerbsfähigkeit der lösemittelfreien Elektrodenproduktion und positionieren die Partner als Innovationsführer in der Batteriefertigung der nächsten Generation.